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具自由曲面發光二極體設計之研究

為了解決mini led電視壽命的問題，作者黃哲瑄 這樣論述：

白光發光二極體具有高效率、省電、壽命長與環保等優點，近年來備受重視。尤其在電視背光與照明產業，現今多以藍光發光二極體激發光致發光材料形成白光；光致發光材料中，由於螢光粉的特性穩定，在發光二極體開始普及時為主要的白光發光方案，而隨著白光發光二極體技術日趨成熟，具有窄波長頻寬特性以及能夠藉由粒徑尺度調變發光波長的量子點逐漸成為新一代前瞻半導體顯示技術的主流。　　另一方面，發光二極體從元件到可被模組應用的設計中，通常包含一組二次光學設計模組，一般二次光學包含內全反射透鏡、自由曲面透鏡以及菲涅耳透鏡三大類；但為因應前瞻顯示技術以及各項物聯網感測器所需的微型化趨勢，將二次光學的概念移入元件的一次光學中

為目前正被討論開發的一項關鍵技術。　　本文目標為設計出具備二次光學特性及高取光效率的發光二極體封裝元件；第一部分針對封裝內的能量轉移理論建立模型：我們藉由下轉換機制推估出適用於實作驗證的發光二極體能量轉移模型，此模型也同步在螢光粉以及量子點兩種材料上得到驗證。在確立模型後，為改善並提高傳統發光二極體封裝的取光效率，本文針對晶圓級封裝發光二極體進行最佳化的設計研究，此概念成功的將傳統SMD行封裝的取光效率提升了9.4%。更進一步，為達成前瞻顯示器適用的一次光學元件，本文針對自由曲面設計方法導入了體光源修正的演算法開發流程，並以此程式完成了『具自由曲面之發光二極體』，此結構具有蝙蝠型光型（bat-

wing 140度）以及超高取光效率(96%取光效率)等兩項優點，成為極適合前瞻顯示技術mini-LED背光應用之光源。